摘要：BIM技术在公路勘察设计全周期过程中，能够通过创建三维数字化模型优化设计成果，提高设计品质。通过协同设计平台实现BIM正向设计，在传统勘察设计手段基础上，创新设计的交互方式，丰富提升现有的设计手段，体现公路工程的“安全、经济、舒适、耐久、绿色”勘察设计理念，提升公路勘察设计质量。
关键词：公路工程；勘察设计；BIM技术；具体应用
引言
BIM技术是一种新的工程建设理念，在建筑工程方面应用较多，但在公路勘察设计领域的应用才逐渐起步，且在实际应用中仍然存在很多的问题。比如缺乏公路勘察设计所需要的完整系统框架、缺乏适用于现场作业流程的落地解决方案等，这就使得BIM技术的数字化协同管理思想并未能够在公路勘察设计充分体现出来。近年来，国内相关学者针对BIM技术在公路勘察设计的应用提出了部分解决方案，但是这些方案仅仅处于构思阶段，并未能产生实际的效益。因此，研究BIM理念在提升公路勘察设计质量方面的应用具有十分重大的意义。
1公路勘察设计方法及存在的问题
目前，国内的公路勘察设计是分阶段进行的。在项目的可行性研究的阶段，需要尽可能地收集该区域的地质构造、水文、岩性、地震等资料，尤其应当格外注意特殊地质构造相关资料的收集。对此可以利用GIS的手段，采集该区域的整体地貌情况，对整体有一个直观的了解。在勘察的过程中以测绘与地质调查为主，查明对路线有较大影响的地质问题，对这些地质问题进行综合的评估，对严重不良地段选择绕道避让，以此来减少不良地段对路线的影响，减少不必要的麻烦；在初步设计阶段，路线的大致走向已经基本确定，主要的工作就是路线的对比选择，选择最优的路线方案，在此阶段可以配合钻探和物探手段，查明不同设计方案存在的不良地质地段。对于已然形成的滑坡体，分析其稳定性以及滑坡规模的大小，针对特别重大的地质灾害体遵循尽量避让的原则。对地质灾害的处治原则就是以防为主，治理为辅；进入施工图设计阶段后，主要的手段就是钻探及物探，同时还需要进行一系列的土工试验和水文试验，查明岩土体的厚度、物理力学参数、岩土体的分布状况以及地下水的发育及流向。对边坡的开挖进行一定的预估，进行稳定性的分析，并提出合理的加固建议。公路勘察设计存在的主要问题有以下几个方面：（1）管理缺乏协同性。针对同一公路工程项目，如果在遇到某些突发性问题时，勘察单位与设计单位之间缺乏协同性会导致相关信息出现误差，进而对问题的处理结果出现一定程度的干扰。（2）信息缺乏时效性。公路勘察设计阶段涉及的钻孔、材料等费用计算结果一般会受到等各种外界因素影响，这就使得材料指导价格和材料市场价格可能出现较大的偏差，使得我国传统公路工程勘察设计过程中的造价信息与实际情况存在一定的差距。（3）勘察设计成果共享性差。公路勘察设计工作繁琐，各参建单位之间往往可能出现建设信息混乱、信息传递不畅等问题，从而引起勘察设计成果不能得到及时沟通，影响了公路工程建设质量。
2BIM技术在提升公路勘察设计质量中的应用
2019年9月中共中央、国务院印发了《交通强国建设纲要》，要求发展智慧交通。在交通行业中，交通运输部从2016年开始陆续发布《交通运输部“十三五”标准规划》《十大重大技术方向之首》《绿色公路指导意见》《公路BIM示范工程项目》《公路水运BIM应用指导意见》等行业指导意见，积极发展BIM技术，明确BIM技术是推动交通行业技术进步重要战略方向，是实行交通转型发展的重要技术手段。BIM技术可用于公路工程勘察设计的全过程，覆盖路线、路基路面、桥隧、交通工程、地形地质等全专业。通过创建一致性的公路工程信息模型，运用BIM技术实现协同设计、可视化分析、方案比选、碰撞检查、工程量统计和模型出图交付等，优化设计成果，提高设计品质。
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2.1协同设计
限于专业的不同，目前各专业组在公路勘察设计过程中难于实时动态协同设计，各专业组“各自为政”，专业间协调难度大，如土建工程与交通工程专业分离，土建工程未考虑交通工程的预埋件布置，造成返工。借助BIM技术，构建地形、路线数字化平台模型，实现各专业组均能平台模型上实时动态协同设计，通过快速访问当前项目BIM平台数据、进行BIM审核、快速批准，提高分布式多领域设计的速度和质量。
2.2可视化分析
传统公路勘察设计大部分在AutoCAD二维平台上进行设计，通过平面、立面、剖切面二维体现设计成果，对二维图纸因人理解而异，易产生偏差甚至错误。利用公路BIM建模及正向设计，实现公路勘察设计全过程的可视化。可见即可得，多专业可视化仿真分析与评价，极大提高设计成果的精度和可靠性。在勘察外业阶段可利用无人机倾斜摄影、三维地质建模平台构建地上、地下真实场景的实景模型。各专业设计成果在BIM平台通过可视化进行安全性、美观性分析和评价，如利用BIM模型结合VR技术进行模拟驾驶，检查路线视距、标志标线设置及眩光分析，预测及提高公路的运营安全。
2.3方案比选
传统公路勘察设计中由于设计人员的水平差异，常会遗漏有重要价值的路线走廊带方案，方案比选带有较大的人为主观性，路线方案平纵横组合设计考虑不全，造成工程规模大。利用BIM三维数字模型结合GIS、三维智能选线技术，能有效解决传统公路勘察设计中方案比选不足和路线方案待优化等问题。在三维数字BIM数模中，计算机自动通过三维平纵定线及立体模型分析选出多条有比较价值路线走廊方案，利用海量约束条件、人工智能算法构建多目标函数来优化路线，同时BIM技术可以实现一键完成工程量统计和工程造价计算。路线方案中存在更多不影响路线走廊带的优化方案，比如精确避障、改善线形指标的均衡性连续性，或者在满足约束条件的同时能节省工程量等等，这些都是传统勘察设计依靠手工调制所难于精确化的。
2.4碰撞检查
公路工程为线形工程，工程环境变化多样，目前的公路勘察设计手段易出现设计文件前后及图表不一致的现象。利用构建的BIM数字化模型，对设计成果中专业对象进行碰撞检查，校核设计成果的差错，如在桥梁结构的钢筋钢束，利用BIM技术，对钢筋混凝土对象进行对象碰撞检查分析，通过空间位置关系、对象属性判断钢筋钢束冲突、钢筋钢束间距及钢筋钢束最小混凝土保护层厚度。
2.5模型出图交付
传统的公路勘察设计，其设计文件交付一般是交付二维的图纸，图纸局限于按图施工。基于BIM技术，不仅仅是按照规范的要求提供二维图纸，同时可提供三维数字模型，利用交付的BIM模型施工方可进行文件校核、三维可视化施工交底、碰撞检查、施工方案模拟、智慧工地建设等，业主可进行全寿命周期的资产的管理，运营养护的大数据挖掘和辅助决策。BIM数字模型的交付真正实现公路工程全寿命周期内建设管理的无缝衔接，提升勘察设计成果的价值。
结束语
设计是工程的灵魂，提高勘察设计水平是保障公路工程建设质量的首要环节。在公路勘察设计阶段使用BIM技术，可以通过三维数字信息模型实现向全寿命成本、设计施工运维一体化的转变，避免设计与施工、运维脱节，同时BIM技术是实现信息化、数字化、物联网、互联网等现代信息技术在公路工程中的运用的基础条件，BIM技术的运用有效提升了公路勘察设计质量。
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论文作者:兰勤
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6